مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر متغیر‌های فرآیند بر استحکام کامپوزیت‌های پلمیری- فلزی ساخته شده با چاپگر سه بعدی FDM

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
3 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله به بررسی اثر متغیر‌های چاپ بر استحکام کششی قطعات کامپوزیتی پلیمری- فلزی ساخته شده با چاپگر سه بعدی FDM پرداخته شده است. در سال‌های اخیر استفاده از چاپگرهای سه بعدی در صنایع گوناگون روزافزون بوده و فرآیند FDM یکی از متداول‌ترین روش‌های تولید قطعه در این حوزه می‌باشد. با اینکه پژوهش‌های گسترده ای در این بخش انجام شده ولی در زمینه توسعه مواد اولیه و استفاده از آن‌ها در فرآیند FDM پژوهش‌های محدودی صورت گرفته است. در این تحقیق قطعات تولید شده از جنس کامپوزیت‌ پلیمری-فلزی با درصد وزنی ثابت 25% پودر فلز بوده و از پودر مس به عنوان جزء فلزی و از گرانول ABS به عنوان پلیمر استفاده شده است. رشته‌های کامپوزیتی در یک فرآیند جداگانه تولید شده و متغیر‌های بهینه آن گزارش شده است. چهار متغیر قطر نازل، ارتفاع لایه، الگوی پرشدن و دمای نازل در سه سطح برای بررسی انتخاب شد و جهت تعیین میزان اثر هر متغیر و یافتن سطوح بهینه برای هرکدام، از روش تاگوچی استفاده گریدید. شاخص اثر اصلی، نسبت سیگنال به نویز و تحلیل واریانس به منظور بررسی متغیر‌ها به کار گرفته شد و سطوح بهینه آن‌ها محاسبه گردید. در نهایت قطعه بهینه بر اساس تحلیل‌های روش تاگوچی ساخته شد و برای تایید آزمایش‌ها و نتایج مورد استفاده قرار گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of printing parameters on Mechanical Strength of Polymer-Metal composites Printed via FDM 3D printer

نویسندگان English

Mojtaba Nabipour 1
Amir Hossein Behravesh 2
Behnam Akhoundi 3
چکیده English

This paper presents an experimental study on the effects of printing parameters on the tensile strength of the polymer-metal composites printed via Fused Deposition Modeling (FDM) technique .In the recent years, 3D printer systems have been widely employed in various industries. FDM is one of the most widely used 3D printer systems worldwide due to its simplicity and lower cost. Although extensive research works have been carried out in the area of 3D printing, less efforts have been reported in developing new materials and their use in FDM process. The materials utilized in this study consisted of Cu particles in ABS polymeric matrix with a constant 25 wt.% of metal powder. The filament production line was implemented to accustom with the manufacturing process. The printing variables were selected as nozzle (orifice) diameter, layer height, fill pattern and nozzle temperature that were examined in three levels. Taguchi method was employed to find the optimal FDM process parameters. The main effect, signal-to- noise ratio and analysis of variance were employed to analyze the process parameters in order to achieve optimum tensile strength of the composite material specimens. Finally, the specimens were produce at the optimized parameters to confirm the tests and method.

کلیدواژه‌ها English

3D printer
FDM Process
Polymer-Metal Composites
Print Parameters